3百萬分之50。科學(xué)家們認(rèn)為這是我們大氣中二氧化碳的“安全” 上限。除此之外，我們的星球越來越有可能變得不適合粘附在其表面的人類。作物將失敗，海平面將上升，數(shù)百萬甚至數(shù)十億，將在災(zāi)難性天氣事件中死亡。美國國家海洋和大氣管理局的莫納羅亞天文臺(tái)報(bào)告說，目前的水平已達(dá)到百萬分之409.9。
由于我們對(duì)更多力量的不斷渴望，這個(gè)數(shù)字不會(huì)很快萎縮。國際能源署2018年的報(bào)告發(fā)現(xiàn)，我們的能源需求增長了2.3%，是十年來的最高增幅。不幸的是，大部分需求都是通過燃燒更多的化石燃料，向大氣中釋放更多的二氧化碳來滿足的。
人們希望，在災(zāi)難來臨之前，全球經(jīng)濟(jì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊o碳能源。我們已經(jīng)知道另一種燃料技術(shù)可行; 一個(gè)提供潛在無限供應(yīng)的低碳能源。從長遠(yuǎn)來看，至少可以從根本上重塑我們對(duì)權(quán)力的看法。出于各種原因，核電已經(jīng)被換下場，目前貢獻(xiàn)了很多小于它可以為我們的全球能源需求。是時(shí)候我們給核能再次射擊了嗎?
核能目前產(chǎn)生的能量約占世界總量的11%，所有這些都被歸類為“低碳能源”。在30個(gè)國家/地區(qū)運(yùn)營著大約450個(gè)反應(yīng)堆，法國是該技術(shù)最熱情的用戶。最近有幾個(gè)人將核子的情況從替補(bǔ)席上拖走并重新投入使用。投資核創(chuàng)業(yè)公司的比爾蓋茨曾游說國會(huì)為新核能的實(shí)驗(yàn)提供資金。不久之后，三位著名學(xué)者發(fā)表了一篇題為“核能拯救世界”的紐約時(shí)報(bào)社論。
簡而言之，他們的論點(diǎn)是，可再生能源價(jià)格昂貴，無法依靠全天候提供能源。三人組說，在德國，盡管對(duì)??可再生能源進(jìn)行了大量投資，但該國的碳排放量仍未下降。雖然其他選擇，如水電和地?zé)幔《鼈兣c當(dāng)?shù)赜欣牡乩砦恢妹芮邢嚓P(guān)。如果我們要拯救世界，那么我們需要將我們使用的所有東西轉(zhuǎn)換成電力而不是其他燃料來源，并開始建造一支核反應(yīng)堆。
什么是核電?
“我們的世界是由原子組成的，”威斯康星大學(xué)核工程師Katie Mummah解釋說，“這是物質(zhì)中最小的構(gòu)建塊。” 元素周期表底部的元素充滿了原子，這使它們既沉重又不穩(wěn)定。“如果你拿中子擊中[這些不穩(wěn)定元素之一，你的原子就會(huì)分裂，這就更好地稱為裂變，”她補(bǔ)充道。
物理定律規(guī)定，無論你消耗多少能量，你只會(huì)收回一部分能量，剩下的就是熱量或其他廢物。核能在這個(gè)原則上嗤之以鼻，因?yàn)榉至延钪娴囊粋€(gè)基本組成部分釋放的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過破壞它的能量。這使它非常適合用作能源，因?yàn)槟愕玫降臇|西比你投入的多。
這個(gè)過程相對(duì)簡單，因?yàn)槲覀冇谐渥愕脑瞎?yīng)可以加工裂變。將大量不穩(wěn)定元素(如鈾235)放置在“慢”中子源旁邊，您將獲得能量的連鎖反應(yīng)。它不是永久運(yùn)動(dòng)機(jī)器，但核裂變中的連鎖反應(yīng)會(huì)變得自我延續(xù)，直到燃料到期為止。
與其他電源相比，核能提供了其他效率，包括其(相對(duì))尺寸。“這里是美國的一個(gè)商業(yè)反應(yīng)堆，”Mummah說，“它有一個(gè)大約12英尺高，直徑12英尺的圓柱體，為大約一百萬個(gè)家庭提供足夠的能量。” Mummah說，有足夠的鈾可以滿足幾個(gè)世紀(jì)以來地球的能源需求。
Katie Mummah表示，核電的第一個(gè)好處是其純粹的能量密度，特別是考慮到家庭住宅的需求。在美國，能源信息管理局表示，2017年平均家庭消耗了10,399千瓦時(shí)的電力。為了產(chǎn)生這么多的能量，你需要燃燒略少于一噸的原油或其等價(jià)物。相比之下，核反應(yīng)堆中的一公斤濃縮鈾將產(chǎn)生足夠的能量，為104個(gè)家庭供電一年。擁有大量的東西，一年可以為超過104,000個(gè)家庭供電。美國最大的核電站，位于亞利桑那州的Palo Verde，最大輸出功率為3,937MW，足以為超過四百萬人提供能源。
“核電站建設(shè)成本高，但運(yùn)行成本相對(duì)較低，” 代表該行業(yè)的世界核協(xié)會(huì)表示。“一旦核電站建成，電力生產(chǎn)成本低且可預(yù)測穩(wěn)定，”它補(bǔ)充道。原子時(shí)代的前提是無限能量的承諾，不斷提供，可以用來為幾乎所有東西提供動(dòng)力。可悲的是，高昂的建筑成本(以及廉價(jià)能源)阻礙了投資者投入資金，因?yàn)閹缀鯖]有保證能夠收回資金。
清潔和廉價(jià)的能源應(yīng)成為每個(gè)國家的目標(biāo)，特別是在能源需求預(yù)計(jì)會(huì)增加的未來。值得補(bǔ)充的是，核電的價(jià)格包括建設(shè)和運(yùn)行工廠的成本，以及處理廢物。相比之下，比如煤電廠，其排放的環(huán)境成本不是初始價(jià)格的一部分，而且這些數(shù)字是不公平的。鑒于氣候變化的巨大損失，整體而言，核能可能要便宜得多。
德國一家燃煤電廠在一個(gè)露天礦上肆虐。
在過去的四十年中，歐洲三個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體偶然發(fā)起了一場關(guān)于核電利益的大規(guī)模試驗(yàn)。法國和英國的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模相似，而德國的規(guī)模也相應(yīng)較大。這三個(gè)國家都是北歐的鄰國，氣候大致相似，目前普遍被視為歐盟的“三大”國家。
如果存在一個(gè)差異，那就是每個(gè)國家采用不同的能源作為其發(fā)電的基礎(chǔ)。誠然，這是一種概括，但德國選擇了煤炭，英國選擇了天然氣，而法國則選擇了核能。看看世界銀行的數(shù)據(jù)，你可以看到這些能源政策如何影響到20世紀(jì)70年代直到最近的碳排放。
1973年，在法國開始向核轉(zhuǎn)型之前不久，法國和英國分別排放了9.667和11.746公噸的人均二氧化碳。到2014年，法國的排放量下降了52%，但英國的排放量僅下降了45%。德國剛剛開始報(bào)道統(tǒng)一后的情況，而且脫碳的速度要慢得多，自1991年以來僅下降了24%。
美國能源部在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施指出了法國較低排放與其親核立場之間的明顯聯(lián)系。一個(gè)2011年報(bào)告中說：“大量使用核電顯然來自法國削減化石燃料相關(guān)的二氧化碳排放。” 2017年，法國總統(tǒng)伊曼紐爾·馬克龍(Emmanuel Macron)肯定了他對(duì)核能作為脫碳載體的承諾。
針對(duì)可再生能源的一個(gè)論點(diǎn)是，在沒有晴天或多風(fēng)的情況下，電力耗盡，使其無法提供基本負(fù)荷電力。這就是你能夠并且應(yīng)該依靠全天候提供的能量，無論風(fēng)雨無阻。可再生能源的間歇性只是部分正確，因?yàn)榛旌细鞣N能源的電網(wǎng)很可能能夠根據(jù)供應(yīng)在技術(shù)之間切換。并且正在繼續(xù)開發(fā)更便宜，更密集和更環(huán)保的電池，以平衡間歇性供應(yīng)。特斯拉在澳大利亞和夏威夷等地建造了“大電池”，以儲(chǔ)存來自可再生能源的能源。
但電池需要花錢，這可能會(huì)增加可再生能源的價(jià)格而不是化石能源的價(jià)格。核電可以在他們的位置使用，提供這種基本負(fù)荷電力，以確保當(dāng)可再生能源無法滿足需求時(shí)供應(yīng)永遠(yuǎn)不會(huì)耗盡。“[核]基本上每周7天，每天24小時(shí)發(fā)電，”Mummah說，“你不僅在為一百萬個(gè)家庭供電，而且還在不斷地產(chǎn)生這個(gè)水平。”
核電也有許多缺點(diǎn)，而且從來沒有人清楚這些收益是否比損失更有說服力。每一種能源都有自己的問題：燃燒化石燃料，你會(huì)得到我們可以利用的熱量，以及釋放到大氣中的有毒物質(zhì)，這是我們不能的。可再生設(shè)備，如太陽能電池板和電池，即使需要數(shù)十年的時(shí)間才能降低使用時(shí)間。
核電也不例外。核裂變產(chǎn)生裂變產(chǎn)物，在反應(yīng)消退后，原始燃料留下的一切。因?yàn)檫@些元素，如鈾，已經(jīng)將原子粉碎，所以它不再是鈾，而是元素周期表中的任何元素。一個(gè)常數(shù)是材料具有高放射性，需要安全儲(chǔ)存，直到其放射性能夠消退。
核儲(chǔ)存池，其中“用過的”燃料棒保持在水下。
儲(chǔ)存核廢料基本上意味著將其浸入水中直至變得不那么致命，然后將其埋入混凝土中。“還有其他方法可以做到這一點(diǎn)，”Sarah Jordaan博士解釋說，“但仍然沒有實(shí)施強(qiáng)有力的計(jì)劃，特別是在美國。” 在國內(nèi)，問題是美國有9萬噸核廢料，足以填滿20米深的足球場。但該國從未接近確定單一處置或長期儲(chǔ)存設(shè)施。
在此期間，內(nèi)華達(dá)州的尤卡山復(fù)合體被用來容納大量的這種材料，但這不是一個(gè)永久的解決方案。Katie Mummah認(rèn)為沒有必要打擾，因?yàn)?ldquo;大部分材料仍然可用，但我們不會(huì)在美國進(jìn)行[核廢料回收]。” 這將要求對(duì)裂變產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)處理以將它們分離出來，回收用于反應(yīng)器的可用鈾。廢物再加工是可能的; 雖然它只在法國，英國，俄羅斯和日本(在不久的將來)進(jìn)行，但數(shù)量非常少。
Pete Wilkinson是環(huán)保主義者，也是英國綠色和平組織的聯(lián)合創(chuàng)始人，他是英國放射性廢物管理委員會(huì)的成員。“我們在2007年報(bào)告說，只有兩種處理放射性廢物的方法，這兩種方法都不令人滿意。” 小組發(fā)現(xiàn)你可以儲(chǔ)存裂變產(chǎn)品或處理裂變產(chǎn)品，處置是“最差的選擇”。但是，威爾金森補(bǔ)充說，“處置問題很多，”其中許多都是“顯示停止”。
在英國，“我們有500,000立方米的放射性廢物，”威爾金森說，“其中一小部分將在25萬年內(nèi)致命。” 令人擔(dān)憂的是“新建廢物將比我們現(xiàn)有的廢物更熱，放射性更強(qiáng)。” 這將使存儲(chǔ)站點(diǎn)成為自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，以及尋求獲取危險(xiǎn)材料的邪惡類型。
反對(duì)核能的論點(diǎn)往往與那些反對(duì)核武器的人齊頭并進(jìn)。任何能夠濃縮鈾和钚以進(jìn)行能源生產(chǎn)的國家都不可避免地也會(huì)制造武器。“[核]技術(shù)可以提供更高水平的武器級(jí)钚，”Sarah Jordaan博士說，“盡管各種不擴(kuò)散條約已經(jīng)解決了這個(gè)問題。” Jordaan博士是華盛頓約翰霍普金斯大學(xué)高級(jí)國際研究學(xué)院能源，資源和環(huán)境學(xué)助理教授。
“ 聯(lián)合國防止核擴(kuò)散條約”于1968年開放，兩年后生效。它規(guī)定，其中191個(gè)簽署國的國家不制造新的核武器，而是共同努力促進(jìn)和平利用核能。但那些仍然擁有武器技術(shù)的國家，包括美國和英國，都能夠更新自己的這些武器庫存。皮特威爾金森認(rèn)為，推動(dòng)新核電的推動(dòng)力是保持“勞動(dòng)力中的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)閇英國]必須更新三叉戟，”該國的核威懾力量。
核反應(yīng)堆是龐大，昂貴和復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施，這是許多西方國家正在努力建設(shè)的東西。例如，在美國，在紐約建造一英里長的地鐵需要花費(fèi)35億美元，而這些企業(yè)的政治意愿和資金將逐漸減少需要數(shù)年時(shí)間。“美國已經(jīng)失去了建設(shè)大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的能力，”Mummah說，“我們正在努力通過經(jīng)濟(jì)學(xué)來快速廉價(jià)地做到這一點(diǎn)。” 還有一種風(fēng)險(xiǎn)是，由于核電經(jīng)常落入和失寵，倡導(dǎo)者和政策制定者推動(dòng)它的意愿較小。
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